DE969211C - Transistor-Verstaerkerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkeranordnung für elektrische Signalschwingungen, die dem Eingangskreis eines ersten Transistors zugeführt werden, dessen Ausgangskreis mit dem Eingangskreis eines zweiten Transistors gekoppelt ist, so daß im Ausgangskreis dieses zweiten Transistors verstärkte Signalschwingungen auftreten.

Man hat bereits eine Kaskadenschaltanordnung stromverstärkender Spitzenkontakt -Transistoren vorgeschlagen, deren Basiselektroden an Erde gelegt waren. Spitzenkontakt-Transistoren haben einerseits den Vorteil, daß ihr Stromverstärkungsfaktor, d. h. das Verhältnis zwischen dem Wechselstrom zur Kollektorelektrode und dem zur Emitterelektrode bei konstanter Kollektorspannung, größer als Eins ist und daß sie für höhere Frequenzen als die »Grenzschicht«-Transistoren (junction transistors) geeignet sind. Sie weisen aber den Nachteil auf, daß ihre Eingangsimpedanz, insbesondere wenn die zu verstärkende Spannung dem Basiskreis zugeführt wird, niedriger als bei Grenzschicht-Transistoren ist, und ihre Verstärkung mit stärkerem Rauschen als beim Grenzschicht-Transistor verbunden ist.

Die Erfindung benutzt einerseits die günstigen Eigenschaften eines Grenzschicht-Transistors und vermeidet andererseits den Nachteil, daß der Grenzschicht-Transistor für höhere Frequenzen ungeeignet ist. Bei einer Verstärkerschaltung für elektrische Signalschwingungen, die dem Eingangskreis eines Grenzschicht-Transistors zugeführt werden, der mit einem zweiten Transistor gleichen Leitfähigkeitstyps gekoppelt ist, so daß in dessen Ausgangskreis

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verstärkte Signalschwingungen auftreten, kann man die Vorteile eines Grenzschicht-Transistors auch bei merklich erhöhter Grenzfrequenz ausnutzen, wenn gemäß der Erfindung die Kollektorelektrode des vorzugsweise in Emitterschaltung arbeitenden ersten Transistors mit der Emitterelektrode des zweiten Transistors unmittelbar verbunden ist, während die Basiselektrode des zweiten Transistors wenigstens in bezug auf die in seinem Ausgangskreis ίο fließenden Wechselstromfrequenzen auf konstantem Potential liegt, so daß die Anordnung auch die Grenzfrequenz des ersten Transistors übersteigende Frequenzen verstärkt.

Es ist zwar an sich bekannt, Spitzentransistoren in Basisschaltung hintereinanderzuschalten. Spitzentransistoren haben einen Stromverstärkungsfaktor größer als i, so daß eine derartige Kaskadenschaltung ohne weiteres ein brauchbares Ergebnis liefert. Grenzschicht-Transistoren jedoch weisen einen Verstärkungsfaktor auf, der kleiner als ι ist; es bestand daher das Vorurteil, daß es zwecklos sei, hinter die Kollektoreleketrode eines ersten Transistors ohne Impetanztransformation die Emitterelektrode eines in Basisschaltung liegenden zweiten as Transistors einzuschalten. Wie oben bereits angedeutet, haben jedoch die Untersuchungen, die zur Erfindung geführt haben, ergeben, daß bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf das geringere Rauschen und die höhere Eingangsimpedanz, doch Vorteile auftreten und daß dabei ein Hindernis durch die Grenzfrequenz nicht besteht.

Vorzugsweise sind nach der Erfindung die beiden Transistoren zu einem einzigen Transistor vereinigt mit wenigstens fünf Zonen von wechselweise entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp unter Wegfall der Kollektorelektrode des ersten und der Emitterelektrode des zweiten Transistors. Hierbei sei bemerkt, daß ein Transistor mit z. B. fünf Zonen von wechselweise entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp an sich bekannt ist. Dieser Transistor wurde jedoch nicht entsprechend der Erfindung geschaltet.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. ι zeigt zwei in Kaskade geschaltete Transistoren;

Fig. 2 zeigt einen einzigen Transistor mit fünf Zonen von wechselweise entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp;

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 enthält zwei Transistoren 1 und 2, die mit je einer Emitterelektrode e, einer Basiselektrode b und Kollektorelektrode c versehen sind. In den Eingangskreis, d. h. in den Kreis zwischen der Emitterelektrode e und der Basiselektrode & des Transistors 1 ist die Quelle 3 der zu verstärkenden Signalschwingungen geschaltet, und der Ausgangskreis, d. h. der Kreis zwischen der Kollektorelektrode c und der Basiselektrode b des Transistors 1 ist mit dem Emitter des in Basisschaltung liegenden Transistors 2 unmittelbar verbunden, in dessen Kollektorkreis eine Ausgangsimpedanz 4 aufgenommen ist, durch welche verstärkte Signalschwingungen fließen.

In der erwähnten bekannten Schaltung stellen die Transistoren 1 und 2 stromverstärkende Spitzenkontakt-Transistoren dar. Bisher war man der Ansicht, daß das Ersetzen wenigstens des ersten dieser Spitzenkontakt-Transistoren durch einen Grenzschicht-Transistor, z. B. einem npn-Transistor entsprechend Fig. i, zwecklos sei, da hierdurch der Frequenzbereich der Verstärkerschaltung beträchtlich eingeengt werden, würde. Da weiter der Stromverstärkungsfaktor eines Grenzschicht-Transistors kleiner als Eins ist, so daß der erhaltene Ausgangswechselstrom kleiner ist als der der Signalquelle entnommene Eingangswechselstrom, dürfte ein so geschalteter Transistor praktisch bedeutungslos sein.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Beschränkung des Frequenzbereiches auf den Bereich, in dem Grenzschicht-Transistoren normalerweise gut brauchbar sind, bei der erfindungsgemäßen Schaltungsart nicht auftritt. Diese Beschränkung beruht nämlich auf dem Umstand, daß zufolge des in Sperrichtung betriebenen p-n-Überganges zwischen der Kollektorelektrode c und der Basiselektrode b eine bedeutende Kapazität C wirksam ist, über welche die an der Kollektorelektrode c des Transistors 1 erzeugte Wechselspannung auf die Eingangsspannungsquelle 3 zurückwirkt. Diese Rückwirkung wird aber aufgehoben von dem in Durchlaßrichtung betriebenen und also eine geringe Eingangsimpedanz besitzenden n-p-Ubergang des Eingangskreises des zweiten Transistors, dessen Basis mit einem Punkt konstanter Spannung — bezogen auf die Leitung 5, die den »kalten« Pol der Signalspannungsquelle 3 mit der Ausgangsimpedanz 4 verbindet — verbunden ist, so daß auch seine Emitterelektrode e eine im wesentlichen konstante Spannung führt.

Selbstverständlich können die dargestellten Speisespannungsquellen kombiniert oder z. B. von Speisespannungen ersetzt werden, die mittels für den zu verstärkenden Frequenzbereich entkoppelter Widerstände von einer einzigen Speisespannungsquelle abgegriffen sind.

In der Schaltanordnung nach Fig. 3 sind die beiden Transistoren 1 und 2 in Fig. 1 zu einem einzigen Transistor 12 mit fünf Zonen von wechselweise entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp η bzw. ρ vereinigt, so daß die Kollektorelektrode c des ersten bzw. die Emitterelektrode e des zweiten Transistors nebst der entsprechenden Verbindung in Wegfall kommen können. Die Signalspannungsquelle 3 ist mit der einen Basiselektrode b_i verbunden, und die auf konstanter Spannung gehaltene andere Basiselektrode &₂ hindert die im Ausgangskreis erzeugten Signalschwingungen wieder an der Rückwirkung.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 besitzt der Transistor 13 drei Basiselektroden b_v b₂, b_z, wobei die Elektroden b₂ und b_s wieder dazu dienen, der Rückwirkung der Ausgangsspannung auf den Eingang entgegenzuwirken. Statt des npn-Endteiles des Transistors 12 kommt in Fig. 2 ein npnp-Vierzonen-

endteil 14 zur Verwendung, was bekanntlich eine weitere beträchtliche Stromverstärkung ergibt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verstärkerschaltung für elektrische Signalschwingungen, die dem Eingangskreis eines Grenzschicht-Transistors zugeführt werden, der mit einem zweiten Transistor gleichen Leitfähigkeitstyps gekoppelt ist, so daß in dessen Ausgangskreis verstärkte Signalschwingungen auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode des vorzugsweise in Emitterschaltung arbeitenden ersten Transistors mit der Emitterelektrode des zweiten Transistors unmittelbar verbunden ist, während die Basiselektrode des zweiten Transistors wenigstens in bezug auf die in seinem Ausgangskreis fließenden Wechsel-Stromfrequenzen auf konstantem Potential liegt, so daß die Anordnung auch die Grenzfrequenz des ersten Transistors übersteigende Frequenzen verstärkt (Fig. 1).
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistören zu einem einzigen Transistor vereinigt sind mit "mindestens fünf Zonen von wechselweise entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp unter Wegfall der Kollektorelektrode des ersten und der Emitterelektrode des zweiten Transistors (Fig. 2).
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Endteil des Transistors ein stromverstärkender Vierzonenteil (14) zur Verwendung kommt (Fig. 3).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Archiv der elektr. Übertragung«, 1952/Heft 8,

   s.341;

   »Das Elektron«, 1951/52, Heft 13/14, S.415;
   »Archiv für Techn. Messen«, Z 631-5 (Juli 1951); »Bell Syst. Techn. Journ.«, I949/Heft3, S. 385; 1951/April-Heft, S.407;

   »RCA-Review«, 1949/Nr. 1, S. 14;

   »Physical Review«, 1951/Nr. 1 (Juli), S. 157;

   Proc. of the IRE, 1951/Juli, S. 762 und 763.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   @ 809 512/62 5.58